سنجش از دور است که امروزه به‌طور گسترده مورد توجه محققین و همچنین کاربران در حوزه‌های متنوع کاربردی (اعم از نظامی و غیرنظامی) قرار گرفته است. ویژگی برتر سنجنده‎های تصویربرداری فراطیفی که غالباً هوابرد هستند، توانایی سیستم نوری آن‌ها در تفکیک پرتوهای بازتابیده یا گسیل یافته از عوارض سطح زمین به محدوده‌های پیوسته‌ی بسیار جزئی، معمولاً بین ۱۰۰ تا ۳۰۰ باند طیفی با پهنای باندی بین۱۰ تا ۲۰ نانومتر است. لذا، در تصاویر فراطیفی امکان آشکارسازی و تشخیص اهداف بر اساس مشخصه‌های طیفی نادر و کمیاب آن‌ها بسیار بالا است.

در دو دهه اخیر در سطح کشور تحقیقات متعددی در حوزه‌های مختلف سنجش از دور فراطیفی (عمدتاً در قالب پایان نامه‌ها و رساله‌های دانشگاهی) انجام شده است؛ لیکن متأسفانه به دلیل عدم امکان تهیه سنجنده‌های تصویربرداری فراطیفی، استفاده چندانی از این فناوری پیشرفته در حوزه‌های کاربردی به‌ویژه در بخش آشکارسازی هدف صورت نگرفته، که امید است با رفع تحریم‌ها به زودی شاهد بهره‌مندی گسترده از آن باشیم.

دلیل اصلی نگارش کتاب حاضر، فقدان یک کتاب مرجع در حوزه آشکارسازی هدف و نیاز دانشجویان به‌ویژه در رشته‌های سنجش از دور و پدافند غیرعامل (گرایش CCD) و نیز محققین و کارشناسان در حوزه‌های کاربردی (نظامی و غیرنظامی) بوده است. بر این اساس، نویسنده تلاش نموده تا علاوه بر ارائه مبانی و مفاهیم پایه، نتایج تحقیقات جدید منتشر شده و نیز نتایج تحقیقات بیش از یک دهه اخیر خود را در این کتاب ارائه نماید.

پیشگفتار ۱۳

فهرست علائم اختصاری ۱۵

فصل اول: سنجش از دور فراطیفی ۱۹

۱-۱. مقدمه ۱۹

۱-۲. طیف الکترومغناطیس ۲۱

۱-۳. اثرات اتمسفر ۲۳

۱-۴. برهم‌کنش انرژی الکترومغناطیس با عوارض ۲۶

۱-۵. سنجنده‌های فراطیفی ۳۱

۱-۵-۱. شیوه عملکرد ۳۱

۱-۵-۲. جنس آشکارسازها ۳۴

۱-۵-۳. توان تفکیک طیفی و رادیومتریک ۳۵

۱-۵-۴. توان تفکیک مکانی ۳۶

۱-۵-۵. سنجنده‌های فراطیفی هوابرد ۳۹

۱-۵-۶. سنجنده‌های فراطیفی ماهواره‌ای ۴۱

۱-۵-۷. طیف‌سنج‌های میدانی ۴۲

۱-۶. مدل فیزیکی انتقال تابش ۴۴

۱-۷. سطح کیفی تصاویر فراطیفی ۴۷

۱-۸. پیش‌پردازش تصاویر فراطیفی ۵۰

۱-۹. استخراج اطلاعات از تصاویر فراطیفی ۵۳

۱-۱۰. پیامدهای ابعاد بالا ۵۸

فصل دوم: مبانی آشکارسازی هدف ۶۵

۲-۱. رویکردهای آشکارسازی هدف ۶۵

۲-۲. مسئله عمومی آشکارسازی هدف ۷۰

۲-۳. پیش‌پردازش‌های تشخیص هدف ۷۶

۲-۳-۱. تصحیح اتمسفری ۷۶

۲-۳-۲. حذف باندهای نویزی ۷۹

۲-۳-۳. نرمال‌سازی داده‌ها ۷۹

۲-۳-۴. سفید کردن داده‌ها ۸۰

۲-۴. ارزیابی کارایی الگوریتم‌های آشکارسازی هدف ۸۱

۲-۵. مجموعه داده‌‌های فراطیفی قابل‌استفاده ۸۶

۲-۵-۱. مجموعه داده‌ TDBT ۸۷

۲-۵-۲. تصاویر Hyperion ۹۱

۲-۵-۳. تصاویر AVIRIS ۹۴

۲-۵-۴. تصویر فراطیفی حرارتی Hyper-Cam ۹۵

۲-۵-۵. مجموعه داده FOI ۹۷

۲-۶. تولید اهداف مصنوعی در تصاویر فراطیفی ۹۸

۲-۶-۱. روش کاشت هدف ۹۸

۲-۶-۲. روش تفریق ویژگی‌های جفت پیکسل ۱۰۳

۲-۶-۳. روش فیزیک پایه ۱۰۴

۲-۷. نرم‌افزارهای قابل‌دسترس ۱۰۵

۲-۷-۱. نرم‌افزارهای عمومی سنجش از دور ۱۰۶

۲-۷-۲. نرم‌افزار برنامه‌نویسی Matlab ۱۰۷

فصل سوم: کاهش ابعاد ۱۰۹

۳-۱. تفسیر مسئله ابعاد بالا با اصل لانه و کبوتر ۱۰۹

۳-۲. رویکردهای کاهش ابعاد ۱۱۲

۳-۳. انتخاب ویژگی ۱۱۳

۳-۳-۱. روش فیلتری (بدون نظارت) ۱۱۴

۳-۳-۲. روش پوششی (نیمه نظارت) ۱۱۸

۳-۴. روش‌های جستجو ۱۱۹

۳-۴-۱. جستجوی سرتاسری ۱۱۹

۳-۴-۲. روش‌های جستجوی ابتکاری ۱۲۰

۳-۴-۳. روش‌های جستجوی تصادفی ۱۲۱

۳-۵. روش‌های متداول استخراج ویژگی ۱۳۱

۳-۵-۲. تبدیل SVD ۱۳۷

۳-۵-۳. تبدیلMNF ۱۳۸

۳-۵-۴. تبدیل OSP ۱۴۰

۳-۵-۵. تبدیل ICA ۱۴۰

۳-۵-۶. تبدیل گسسته موجک ۱۴۱

۳-۶. روش‌های کرنلی استخراج ویژگی ۱۴۲

۳-۶-۱. تئوری کرنل ۱۴۲

۳-۶-۲. تبدیل کرنلی PCA ۱۴۸

۳-۷. روش خود رمزگذار (AE) ۱۵۰

فصل چهارم: آشکارسازی ناهنجاری ۱۵۵

۴-۱. الگوریتم RX ۱۵۵

۴-۲. مشکلات RX محلی و روش‌های رفع آن‌ها ۱۵۷

۴-۲-۱. مشکلات RX محلی ۱۵۸

۴-۲-۲. رفع مشکل ناپایداری ماتریس کواریانس ۱۶۱

۴-۲-۳. رفع مشکل ناهمگنی محلی ۱۶۳

۴-۲-۴. رفع مشکل آلودگی هدف ۱۶۷

۴-۳. نسخه کرنلی (غیرخطی) RX ۱۶۷

۴-۴. آشکارسازی ناهنجاری از طریق SVDD ۱۷۲

۴-۴-۱. الگوریتم SVDD ۱۷۲

۴-۴-۲. نسخه کرنلی SVDD ۱۷۷

۴-۴-۳. تنظیم کرنل گوسی برای SVDD ۱۸۰

۴-۵. الگوریتم‌های ابتکاری جدید ۱۸۸

۴-۵-۱. الگوریتم تک باند (SBAD) ۱۸۸

۴-۵-۲. الگوریتم CRD ۱۹۳

۴-۵-۳. الگوریتم ۲DCAD ۱۹۵

فصل پنجم: تشخیص هدف ۱۹۹

۵-۱. رویکردهای تشخیص هدف ۲۰۰

۵-۱-۱. بر مبنای تصحیح اتمسفری ۲۰۰

۵-۱-۲. بر مبنای آزمون فرضیه ۲۰۲

۵-۱-۳. بر مبنای عدم آزمون فرضیه ۲۰۴

۵-۲. سامانه عملیاتی تشخیص هدف ۲۰۵

۵-۳. فیلتر تطبیقی ۲۰۷

۵-۴. الگوریتم‌های متداول ۲۱۰

۵-۴-۱. الگوریتم SAM ۲۱۰

۵-۴-۲. الگوریتم ACE ۲۱۲

۵-۴-۳. الگوریتم  OSP ۲۱۴

۵-۴-۴. الگوریتم ASD ۲۱۵

۵-۴-۵. الگوریتم CEM ۲۱۶

۵-۵. مشکل عدم مطابقت امضای طیفی هدف ۲۱۷

۵-۶. روش‌های کاهش هشدار اشتباه ۲۲۰

۵-۶-۱. فیلتر تطبیقی مبتنی بر FAM ۲۲۱

۵-۶-۲. الگوریتم MTMF ۲۲۲

۵-۷. تشخیص هدف از طریق SVDD ۲۲۴

۵-۸. تشخیص هدف بر مبنای کاهش ابعاد ۲۲۸

۵-۸-۱. تشخیص هدف بر مبنای انتخاب خودکار باند ۲۲۸

۵-۸-۲. تشخیص هدف بر مبنای استخراج خودکار ویژگی ۲۳۳

۵-۸-۳. تشخیص هدف بر مبنای حذف باندهای نامناسب ۲۳۷

مراجع ۲۴۳

نمایه ۲۵۱